Terrestrial laser scanning for landslides deformation monitoring

Within last few years a new type of instruments called Terrestrial Laser Scanners (TLS) entered to the commercial market. These devices brought a possibility to obtain completely new type of spatial, three dimensional data describing the object of interest. TLS instruments are generating a type of data that needs a special treatment. Appearance of this technique made possible to monitor deformations of very large objects, like investigated here landslides, with new quality level. This change is visible especially with relation to the size and number of the details that can be observed with this new method. Taking into account this context presented here work is oriented on recognition and characterization of raw data received from the TLS instruments as well as processing phases, tools and techniques to do them. Main objective are definition and recognition of the problems related with usage of the TLS data, characterization of the quality single point generated by TLS, description and investigation of the TLS processing approach for landslides deformation measurements allowing to obtain 3D deformation characteristic and finally validation of the obtained results. The above objectives are based on the bibliography studies and research work followed by several experiments that will prove the conclusions.

Developing discontinuous Galerkin methods for the resolution of the incompressible Navier-Stokes equations

Informe de investigación elaborado a partir de una estancia en el Laboratorio de Diseño Computacional en Aeroespacial en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, entre noviembre de 2006 y agosto de 2007. La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos referida al estudio de los movimientos de los líquidos o gases, cuya meta principal es predecir las fuerzas aerodinámicas en un avión o cualquier tipo de vehículo, incluyendo los automóviles. Las ecuaciones de Navier-Stokes representan un estado dinámico del equilibrio de las fuerzas que actúan en cualquier región dada del fluido. Son uno de los sistemas de ecuaciones más útiles porque describen la física de una gran cantidad de fenómenos como corrientes del océano, flujos alrededor de una superficie de sustentación, etc. En el contexto de una tesis doctoral, se está estudiando un flujo viscoso e incompresible, solucionando las ecuaciones de Navier- Stokes incompresibles de una manera eficiente. Durante la estancia en el MIT, se ha utilizado un método de Galerkin discontinuo para solucionar las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles usando, o bien un parámetro de penalti para asegurar la continuidad de los flujos entre elementos, o bien un método de Galerkin discontinuo compacto. Ambos métodos han dado buenos resultados y varios ejemplos numéricos se han simulado para validar el buen comportamiento de los métodos desarrollados. También se han estudiado elementos particulares, los elementos de Raviart y Thomas, que se podrían utilizar en una formulación mixta para obtener un algoritmo eficiente para solucionar problemas numéricos complejos.

Real time GPS precise positioning of LEO satellites

Report for the scientific sojourn at the German Aerospace Center (DLR) , Germany, during June and July 2006. The main objective of the two months stay has been to apply the techniques of LEO (Low Earth Orbiters) satellites GPS navigation which DLR currently uses in real time navigation. These techniques comprise the use of a dynamical model which takes into account the precise earth gravity field and models to account for the effects which perturb the LEO’s motion (such as drag forces due to earth’s atmosphere, solar pressure, due to the solar radiation impacting on the spacecraft, luni-solar gravity, due to the perturbation of the gravity field for the sun and moon attraction, and tidal forces, due to the ocean and solid tides). A high parameterized software was produced in the first part of work, which has been used to asses which accuracy could be reached exploring different models and complexities. The objective was to study the accuracy vs complexity, taking into account that LEOs at different heights have different behaviors. In this frame, several LEOs have been selected in a wide range of altitudes, and several approaches with different complexity have been chosen. Complexity is a very important issue, because processors onboard spacecrafts have very limited computing and memory resources, so it is mandatory to keep the algorithms simple enough to let the satellite process it by itself.

Expansió accelerada de l’univers i teories de gravetat modificada a grans escales

Estudi realitzat a partir d’una estada al Physics Department de la New York University, United States, Estats Units, entre 2006 i 2008. Una de les observacions de més impacte en la cosmologia moderna ha estat la determinació empírica que l’Univers es troba actualment en una fase d’Expansió Accelerada (EA). Aquest fenòmen implica que o bé l’Univers està dominat per un nou sector de matèria/energia, o bé la Relativitat General deixa de tenir validesa a escales cosmològiques. La primera possibilitat comprèn els models d’Energia Fosca (EF), i el seu principal problema és que l’EF ha de tenir propietats tan especials que es fan difícils de justificar teòricament. La segona possibilitat requereix la construcció de teories consistents de Gravetat Modificada a Grans Distàncies (GMGD), que són una generalització dels models de gravetat massiva. L’interès fenomenològic per aquestes teories també va resorgir amb l’aparició dels primers exemples de models de GMGD, com ara el model de Dvali, Gabadadze i Porrati (DGP), que consisteix en un tipus de brana en una dimensió extra. Malauradament, però, aquest model no permet explicar de forma consistent l’EA de l’Univers. Un dels objectius d’aquest projecte ha estat establir la viabilitat interna i fenomenològica dels models de GMGD. Des del punt de vista fenomenològic, ens hem centrat en la questió més important a la pràctica: trobar signatures observacionals que permetin distingir els models de GMGD dels d’EF. A nivell més teòric, també hem investigat el significat de les inestabilitats del model DGP.L’altre gran objectiu que ens vam proposar va ser la construcció de noves teories de GMGD. En la segona part d’aquest projecte, hem elaborat i mostrat la consistència del model “DGP en Cascada”, que generalitza el model DGP a més dimensions extra, i representa el segon model consistent i invariant-Lorentz a l’espai pla conegut. L’existència d’altres models de GMGD més enllà de DGP és de gran interès atès que podria permetre obtenir l’EA de l’Univers de forma purament geomètrica.

L'albedo lunar i els satèl·lits: Recerca sobre els efectes de l'albedo lunar en les plaques solars d'un satèl·lit artificial que orbita al voltant de la Lluna

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’albedo lunar i els satèl•lits és un treball que relaciona l’enginyeria aeroespacial amb l’astronomia. El seu objectiu principal investigar si l’albedo lunar, els rajos de sol reflectits a la superfície lunar, pot modificar significativament la temperatura de les plaques solars d’un satèl•lit artificial que orbiti la Lluna i, en conseqüència, afectar-ne el rendiment. El segon objectiu del treball és calcular si seria possible fer un mapa d’albedo lunar, a partir de la temperatura d’un satèl•lit en òrbita al voltant de la Lluna, que permetria conèixer amb més precisió la composició de la superfície lunar. Després d’adquirir els fonaments teòrics necessaris per a realitzar el treball, del procés per a trobar la manera de dur a terme els càlculs i d’efectuar els càlculs en si, les conclusions del treball són que l’albedo lunar causa un augment de temperatura en els satèl•lits prou significatiu per afectar-ne el rendiment; i que amb les temperatures enregistrades per un satèl•lit en òrbita al voltant de la Lluna es podria crear un mapa d’albedo. Aquesta recerca ha estat feta per suggeriment i sota la supervisió del CTAE (Centre de Tecnologia Aeroespacial) per analitzar si els resultats són aplicables al satèl•lit que s’enviarà a la Lluna, Lunar Mission BW1.

Symmetric planar central configurations of five bodies: Euler plus two

We study planar central configurations of the five-body problem where three of the bodies are collinear, forming an Euler central configuration of the three-body problem, and the two other bodies together with the collinear configuration are in the same plane. The problem considered here assumes certain symmetries. From the three bodies in the collinear configuration, the two bodies at the extremities have equal masses and the third one is at the middle point between the two. The fourth and fifth bodies are placed in a symmetric way: either with respect to the line containing the three bodies, or with respect to the middle body in the collinear configuration, or with respect to the perpendicular bisector of the segment containing the three bodies. The possible stacked five-body central configurations satisfying these types of symmetries are: a rhombus with four masses at the vertices and a fifth mass in the center, and a trapezoid with four masses at the vertices and a fifth mass at the midpoint of one of the parallel sides.

Emissió ràdio a baixa freqüència en fenòmens eruptius i en fonts esteses de raigs gamma d'alta i molt alta energia

La tasca investigadora presentada en aquesta memòria s'ha centrat en les fonts galàctiques de raigs gamma de molt alta energia LS I +61 303, HESS J1708-410 i HESS J1858+020. La primera és una binària de raigs gamma molt estudiada, formada per una estrella massiva i un objecte compacte. S'ha proposat un escenari on l'objecte compacte seria un púlsar jove, i la interacció del seu vent amb el vent de l'estrella generaria els raigs gamma. De totes formes, no s'ha detectat polsos procedents d'aquest putatiu púlsar. L'investigador va realitzar observacions en fase a 1280 MHz amb el radiotelescopi GMRT, sense trobar-hi polsos, cosa que implica un estricte límit superior de 0,38 mJy a la densitat mitjana de flux polsat en un putatiu púlsar amb un període major que 2 mil•lisegons en el sistema binari LS I +61 303. Per altra banda, HESS J1708-410 i HESS J1858+020 són dues fonts esteses de raigs gamma de molt alta energia de les quals no es coneix cap contrapart a d'altres longituds d'ona. L'investigador les va observar amb el GMRT, quatre vegades HESS J1708-410 (dues a 610 MHz i dues a 1400 MHz) i dues vegades HESS J1858+020 (una a cada freqüència). En les imatges realitzades amb aquestes dades no hi ha emissió estesa coincident amb les regions d'emissió de raigs gamma. HESS J1858+020 se solapa parcialment amb una font estesa que podria ser un SNR. De confirmar-se la falta de contrapartida ràdio de HESS J1708-410, estaríem parlant d'un accelerador hadrònic extraordinàriament eficient, d'una classe desconeguda fins ara.

Implantación de una solución SIG para la ayuda a la toma dedecisiones para la explotación de recursos del subsuelo

L'objectiu és una aplicació que permeti realitzar el càlcul del volum de terres disponibles en el subsòl d'un àrea seleccionada. L'objectiu final del projecte serà crear un Sistema d'Informació Geogràfica SIG que ajudi a valorar quines parcel¿les de l'àrea seleccionada són les que disposen de més volum de terres per iniciar la seva explotació. Per a això, es disposa del programari gvSIG i les seves extensions (SEXTANTE) i de tota la informació que es pugui obtenir sobre els SIG, Cartografia, Geodèsia... Per dur a terme aquest projecte es necessita tenir experiència en Bases de dades, Programació Orientada a Objectes i seria recomanable tenir coneixements sobre Enginyeria del Programador. El projecte se centrarà en la utilització de gvSIG, com un exemple concret de programari SIG de lliure accés, solució desenvolupada per la ¿Conselleria d%o2019Obris Publiquis de la Generalitat Valenciana¿. Una part d'aquest projecte consistirà a avaluar aquest programari. El resultat final serà l'obtenció dels coneixements necessaris per poder treballar amb dades espacials a més d'una aplicació SIG per al càlcul del volum de terres d'un àrea seleccionada.

Construcció d'un Sistema d'Informació Geogràfica per a la gestió de rutes en camins no cartografiats

La resolució de la problemàtica exposada al llarg d'aquest treball s'aborda en dues fases. Una primera constitueix un estudi teòric dels diversos conceptes implicats: SIG, cartografia, geodèsia i GPS, amb especial atenció al tipus de receptors GPS disponibles al mercat. La segona part és eminentment pràctica i està formada per l'exposició de la solució adoptada per a respondre a les necessitats de l'empresa

SIG per a la gestió dels vèrtexs geodèsics de Catalunya amb Geomedia

L¿objectiu del projecte es estudiar el que és i el que no és un sistema d¿informació geogràfica,conèixer la tecnologia associada a aquests sistemes, així com el tipus i format de les dades que fan servir. Tanmateix, l¿estudi no és només teòric i, per conèixer els mecanismes de automatització que ofereix GeoMedia, s¿implementa una petita eina de gestió de vèrtexs geodèsics centrada al territori de Catalunya que fa servir Oracle, com a gestor de bases de dades.

Projecte HAITí SIG : anàlisi bàsic de rutes òptimes a zones de catàstrofe

Els Sistemes d'Informació Geogràfica s'han convertit en quelcom molt important en els darrers temps gràcies al desenvolupament de les tecnologies sobre les que es recolzen. Aquest projecte tracta sobre ells, i ho fa des de dos vessats: el teòric i el pràctic. En la part teòrica del projecte es farà una revisió del que són per a què serveixen els Sistemes d'Informació Geogràfica. Per a entendre'ls amb més garanties es tracten lleugerament alguns conceptes genèrics sobre geodèsia i cartografia. La part pràctica del projecte descriu de quina forma s'ha creat un Sistema d'Informació Geogràfica que permet el tractament de dades d'Haití i que facilita la creació de mapes diversos. Addicionalment, per a veure una utilitat real del que es pot fer amb ells, es descriu també de quina forma s'ha dissenyat una aplicació que permet realitzar el càlcul de rutes òptimes entre dos punts, partint com a base de la xarxa de carreteres d'Haití. Per a finalitzar, es descriu de quina manera s'ha implementat un control de trams de carretera intransitables, els quals no seran considerats en el càlcul de les rutes.

Aplicació de monitorització del posicionament

Aquest TFC pretén ser una introducció al món dels SIG. Comença amb l'estudi de conceptes teòrics bàsics sobre geodèsia, cartografia, bases de dades geogràfiques i geotelemàtica. Un cop assolits aquests conceptes s'afronta una segona part pràctica, que consisteix en el desenvolupament d'un programa que s'integra dins de GeoMedia Professional 6.1, un programa comercial SIG de l'empresa Intergraph.

Anàlisi de l'aplicació Geomedia 3D

Anàlisi de les diferents funcionalitats de l'aplicació Geomedia 3D i la seva utilitat dins del terreny dels sistemes d'informació geogràfica.

Present-day deformation of the Pyrenees revealed by GPS surveying and earthquake focal mechanisms until 2011

The Pyrenean mountain range is a slowly deforming belt with continuous and moderate seismic activity. To quantify its deformation field, we present the velocity field estimated from a GPS survey of the Pyrenees spanning 18 yr. The PotSis and ResPyr networks, including a total of 85 GPS sites, were installed and first measured in 1992 and 1995 1997, respectively, and remeasured in 2008 and 2010. We obtain a deformation field with velocities less than 1 mm yr−1 across the range. The estimated velocities for individual stations do not differ significantly from zero with 95 per cent confidence. Even so, we estimate a maximum extensional horizontal strain rate of 2.0 ± 1.7 nanostrain per year in a N S direction in the western part of the range. We do not interpret the vertical displacements due to their large uncertainties. In order to compare the horizontal strain rates with the seismic activity, we analyse a set of 194 focal mechanisms using three methods: (i) the 'r' factor relating their P and T axes, (ii) the stress tensors obtained by fault slip inversion and (iii) the strain-rate tensors. Stress and strain-rate tensors are estimated for: (i) the whole data set, (ii) the eastern and western parts of the range separately, and (iii) eight zones, which are defined based on the seismicity and the tectonic patterns of the Pyrenees. Each of these analyses reveals a lateral variation of the deformation style from compression and extension in the east to extension and strike-slip in the west of the range. Although the horizontal components of the strain-rate tensors estimated from the seismic data are slightly smaller in magnitude than those computed from the GPS velocity field, they are consistent within the 2σ uncertainties. Furthermore, the orientations of their principal axes agree with the mapped active faults.